La mer Méditerranée au large de la ville française de Toulon, près de l'endroit où un détecteur sous-marin traque les neutrinos

Paris (AFP) - Un neutrino d'une énergie 30 fois supérieure à tous ceux observés jusqu'alors sur Terre a été détecté par un observatoire inachevé au fond de la mer Méditerranée après avoir voyagé au-delà de cette galaxie, ont annoncé mercredi des scientifiques.

Les neutrinos sont la deuxième particule la plus abondante de l’univers. Appelés particules fantômes, ils n’ont pas de charge électrique, presque pas de masse et traversent sans effort la plupart des matières – comme notre monde ou nos corps – sans que personne ne s’en aperçoive.

Les événements les plus explosifs de l’univers – comme une étoile devenant une supernova, deux étoiles à neutrons entrant en collision l’une avec l’autre ou l’aspiration puissante de trous noirs supermassifs – créent ce qu’on appelle des neutrinos à ultra-haute énergie.

Parce que ces particules interagissent si peu avec la matière, elles s’éloignent facilement de la violence qui les a créées, voyageant en ligne droite à travers l’univers.

Lorsqu'ils arrivent enfin sur Terre, les neutrinos servent de « messagers cosmiques spéciaux » offrant un aperçu des confins du cosmos qui sont autrement cachés à notre vue, a déclaré la chercheuse italienne Rosa Coniglione dans un communiqué.

Ces particules fantômes sont cependant extrêmement difficiles à détecter. L'une des solutions consiste à utiliser de l'eau.

Lorsque la lumière traverse l’eau, elle ralentit. Cela permet parfois aux particules en mouvement rapide de dépasser la lumière, sans toutefois dépasser la vitesse de la lumière.

Lorsque cela se produit, cela crée une lueur bleutée appelée « lumière Cherenkov » qui peut être détectée par des capteurs extrêmement sensibles.

Mais pour observer cette lumière, il faut une énorme quantité d’eau – au moins un kilomètre cube, soit l’équivalent de 400 000 piscines olympiques.

C'est pourquoi le télescope à neutrinos du kilomètre cube, ou KM3NeT, se trouve au fond de la Méditerranée.

- Pensez à une balle de ping-pong -

L'installation, dirigée par l'Europe, est encore en construction et s'étend sur deux sites. Son détecteur ARCA, destiné à l'astronomie, se trouve à près de 3 500 mètres sous l'eau, au large des côtes de la Sicile.

Le détecteur de neutrinos ORCA se trouve dans les profondeurs près de la ville française de Toulon.

Des câbles de plusieurs centaines de mètres de long équipés de photomultiplicateurs – qui amplifient de minuscules quantités de lumière – ont été ancrés au fond de la mer à proximité. À terme, 200 000 photomultiplicateurs seront déployés dans les abysses.

Mais le détecteur ARCA fonctionnait à seulement un dixième de ce que sera sa puissance finale lorsqu'il a détecté quelque chose d'étrange le 13 février 2023, selon une nouvelle recherche publiée dans la revue Nature.

Un muon, qui est un électron lourd produit par un neutrino, « a traversé l'ensemble du détecteur, induisant des signaux dans plus d'un tiers des capteurs actifs », selon un communiqué de KM3NeT, qui rassemble 350 scientifiques d'institutions de 21 pays.

Le neutrino avait une énergie estimée à 220 pétaélectronvolts, soit 220 millions de milliards d’électronvolts.

Un neutrino avec une telle quantité d’énergie n’avait jamais été observé auparavant sur Terre.

« C'est à peu près l'énergie d'une balle de ping-pong tombant d'un mètre de hauteur », a déclaré le physicien néerlandais et chercheur de KM3NeT Aart Heijboer lors d'une conférence de presse.

« Mais ce qui est étonnant, c’est que toute cette énergie est contenue dans une seule particule élémentaire », a-t-il ajouté.

Pour que les humains puissent créer une telle particule, il faudrait construire l’équivalent d’un Grand collisionneur de hadrons « tout autour de la Terre, à la distance des satellites géostationnaires », a déclaré le physicien français Paschal Coyle.

- Les Blazars comme source ? -

Avec ce type d’énergie, l’événement qui a créé ce neutrino a dû se produire au-delà de la Voie Lactée.

La distance exacte reste inconnue, « mais ce dont nous sommes sûrs, c'est qu'elle ne vient pas de notre galaxie », a déclaré le physicien français Damien Dornic.

Les astrophysiciens ont plusieurs théories sur ce qui aurait pu provoquer un tel neutrino. Parmi les suspects figurent 12 blazars, des noyaux de galaxies incroyablement brillants contenant des trous noirs supermassifs.

Mais des recherches supplémentaires sont nécessaires.

« Au moment de cet événement, notre système d’alerte aux neutrinos était encore en cours de développement », a souligné Heijboer.

Si un autre neutrino est détecté vers la fin de cette année, une alerte sera envoyée en quelques secondes à « tous les télescopes du monde afin qu'ils puissent pointer dans cette direction » pour tenter d'en repérer la source, a-t-il précisé.